集合

2-List接口

2021-07-09 383 0

简介 List接口、其重要的实现类 ArrayList、LinkedList、Vector

1. List接口概述

鉴于Java中数组用来存储数据的局限性,我们通常使用List替代数组

List集合类中元素有序、且可重复,集合中的每个元素都有其对应的顺序索引。

List容器中的元素都对应一个整数型的序号记载其在容器中的位置,可以根据序号存取容器中的元素。

JDK API中List接口的实现类常用的有: ArrayList、 LinkedList和Vector。

2. ArrayList、LinkedList、Vector三者的异同?

同:三个类都是实现了List接口,存储数据的特点相同:存储有序的、可重复的数据

         |----List接口:An ordered collection (also known as a sequence).  存储有序的、可重复的数据。  -->“动态数组,替换原有的数组

             |----ArrayList:作为List接口的主要实现类;线程不安全的,效率高;底层使用Object[] elementData存储

             |----LinkedList:对于频繁的插入、删除操作,使用此类效率比ArrayList高;底层使用双向链表存储

             |----Vector:作为List接口的古老实现类;线程安全的,效率低;底层使用Object[] elementData存储

3. ArrayList的源码分析

3.1 JDK7

  2.1 jdk 7情况下

     ArrayList list = new ArrayList();//底层创建了长度是10的Object[]数组elementData

     list.add(123);//elementData[0] = new Integer(123);

     ...

     list.add(11);//如果此次的添加导致底层elementData数组容量不够,则扩容。

     默认情况下,扩容为原来的容量的1.5倍,同时需要将原有数组中的数据复制到新的数组中。

     结论:建议开发中使用带参的构造器(在已知道需要存储多少数据的情况下):ArrayList list = new ArrayList(int capacity)


  1. public ArrayList() {

  2.     this(10);  // 调用 1 个int类型参数的构造器, 初始状态容量是10

  3. }

  4. public ArrayList(int initialCapacity) {

  5.     super(); 

  6.     if (initialCapacity < 0)

  7.         throw new IllegalArgumentException("Illegal Capacity: "+

  8.                                            initialCapacity);

  9.     this.elementData = new Object[initialCapacity];  // initialCapacity 为10 

  10. }


  1. public boolean add(E e) {

  2.     ensureCapacityInternal(size + 1);  // Increments modCount!!

  3.     elementData[size++] = e;

  4.     return true;

  5. }

  6. private void ensureCapacityInternal(int minCapacity) {

  7.     modCount++;

  8.     // overflow-conscious code

  9.     if (minCapacity - elementData.length > 0)

  10.         grow(minCapacity);  // 扩容

  11. }

  12. private void grow(int minCapacity) {

  13.     // overflow-conscious code

  14.     int oldCapacity = elementData.length;

  15.     int newCapacity = oldCapacity + (oldCapacity >> 1);  // 1.5 倍

  16.     if (newCapacity - minCapacity < 0)

  17.         newCapacity = minCapacity;

  18.     if (newCapacity - MAX_ARRAY_SIZE > 0)

  19.         newCapacity = hugeCapacity(minCapacity);

  20.     // minCapacity is usually close to size, so this is a win:

  21.     elementData = Arrays.copyOf(elementData, newCapacity);  // 拷贝原来数据

  22. }


3.2 JDK8

  2.2 jdk 8中ArrayList的变化:

     ArrayList list = new ArrayList();//底层Object[] elementData初始化为{}.并没有创建长度为10的数组

     list.add(123);//第一次调用add()时,底层才创建了长度10的数组,并将数据123添加到elementData[0]

     ...

     后续的添加和扩容操作与jdk 7 无异。

  2.3 小结:jdk7中的ArrayList的对象的创建类似于单例的饿汉式,而jdk8中的ArrayList的对象

           的创建类似于单例的懒汉式,延迟了数组的创建,节省内存。

  1. public ArrayList() {

  2.     this.elementData = DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA;

  3. }

  4. private static final Object[] DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA = {};

  5. public boolean add(E e) {

  6.     ensureCapacityInternal(size + 1);  // Increments modCount!!

  7.     elementData[size++] = e;

  8.     return true;

  9. }

  10. private void ensureCapacityInternal(int minCapacity) {

  11.     ensureExplicitCapacity(calculateCapacity(elementData, minCapacity));

  12. }

  13. private static int calculateCapacity(Object[] elementData, int minCapacity) {

  14.     if (elementData == DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA) {

  15.         return Math.max(DEFAULT_CAPACITY, minCapacity);

  16.     }

  17.     return minCapacity;

  18.     }

  19. private void ensureCapacityInternal(int minCapacity) {

  20.     ensureExplicitCapacity(calculateCapacity(elementData, minCapacity));

  21. }

  22. private static final int DEFAULT_CAPACITY = 10;

  23. private void grow(int minCapacity) {

  24.     // overflow-conscious code

  25.     int oldCapacity = elementData.length;

  26.     int newCapacity = oldCapacity + (oldCapacity >> 1);

  27.     if (newCapacity - minCapacity < 0)

  28.         newCapacity = minCapacity;

  29.     if (newCapacity - MAX_ARRAY_SIZE > 0)

  30.         newCapacity = hugeCapacity(minCapacity);

  31.     // minCapacity is usually close to size, so this is a win:

  32.     elementData = Arrays.copyOf(elementData, newCapacity);

  33. }



4. LinkedList源码分析

     LinkedList list = new LinkedList(); 内部声明了Node类型的first和last属性,默认值为null

     list.add(123);//将123封装到Node中,创建了Node对象。

     其中,Node定义为:体现了LinkedList的双向链表的说法

  1. // 构造器

  2. public LinkedList() {

  3. }

  4. public boolean add(E e) {

  5.     linkLast(e);

  6.     return true;

  7. }

  8. // 双向链表的尾部添加一个元素 e

  9. void linkLast(E e) {

  10.     final Node<E> l = last;

  11.     final Node<E> newNode = new Node<>(l, e, null);

  12.     last = newNode;

  13.     if (l == null)

  14.         first = newNode;

  15.     else

  16.         l.next = newNode;

  17.     size++;

  18.     modCount++;

  19. }

  20. // 每个元素是内部类的类型

  21. private static class Node<E{

  22.     E item;

  23.     Node<E> next;

  24.     Node<E> prev;

  25.     Node(Node<E> prev, E element, Node<E> next) {

  26.         this.item = element;

  27.         this.next = next;

  28.         this.prev = prev;

  29.     }

  30. }


5. vector的源码分析

Java中用的比较少,涉及到线程安全时,使用工具类Collections的线程安全方法,返回一个线程安全的结构

Vector的源码分析:jdk7和jdk8中通过Vector()构造器创建对象时,底层都创建了长度为10的数组。

     在扩容方面,默认扩容为原来的数组长度的2倍。


  1. // 构造器

  2. public Vector() {

  3.     this(10);

  4. }

  5. // add方法

  6. public synchronized boolean add(E e) {

  7.     modCount++;

  8.     ensureCapacityHelper(elementCount + 1);

  9.     elementData[elementCount++] = e;

  10.     return true;

  11. }

  12. // 扩容方式

  13. private void grow(int minCapacity) {

  14.     // overflow-conscious code

  15.     int oldCapacity = elementData.length;

  16.     int newCapacity = oldCapacity + ((capacityIncrement > 0) ?

  17.                                      capacityIncrement : oldCapacity);  // 扩容为原来容量的2倍

  18.     if (newCapacity - minCapacity < 0)

  19.         newCapacity = minCapacity;

  20.     if (newCapacity - MAX_ARRAY_SIZE > 0)

  21.         newCapacity = hugeCapacity(minCapacity);

  22.     elementData = Arrays.copyOf(elementData, newCapacity);

  23. }



6. List中常用的方法

增加了带索引的方法

void add(int index, Object ele):在index位置插入ele元素

boolean addAll(int index, Collection eles):从index位置开始将eles中的所有元素添加进来

Object get(int index):获取指定index位置的元素

int indexOf(Object obj):返回obj在集合中首次出现的位置

int lastIndexOf(Object obj):返回obj在当前集合中末次出现的位置

Object remove(int index):移除指定index位置的元素,并返回此元素

Object set(int index, Object ele):设置指定index位置的元素为ele

List subList(int fromIndex, int toIndex):返回从fromIndex到toIndex位置的子集合

总结:常用方法

增:add(Object obj)

删:remove(int index) / remove(Object obj)

改:set(int index, Object ele)

查:get(int index)

插:add(int index, Object ele)

长度:size()


  1. //ListMethodTest.java

  2. package com.ylaihui.list;

  3. import java.util.ArrayList;

  4. import java.util.List;

  5. public class ListMethodTest {

  6.     public static void main(String[] args) {

  7.         ArrayList list = new ArrayList();

  8.         list.add(100);

  9.         list.add("ylai");

  10.         list.add(200);

  11.         list.add("hui");

  12.         System.out.println(list);

  13.         // add

  14.         list.add(1,"ylaihui");  // 涉及数据的后移操作

  15.         System.out.println(list);  // [100, ylaihui, ylai, 200, hui]

  16.         // get

  17.         System.out.println(list.get(1)); // ylaihui

  18.         // indexOf

  19.         System.out.println(list.indexOf(200)); // 3

  20.         System.out.println(list.indexOf(1000)); // -1

  21.         // lastIndexOf

  22.         System.out.println(list.lastIndexOf(200)); // -3

  23.         // 重载的remove

  24.         System.out.println(list.remove(2));  // ylai

  25.         System.out.println(list.remove(new Integer(100))); // true

  26.         System.out.println(list);  // [ylaihui, 200, hui]

  27.         // subList

  28.         List list1 = list.subList(13);

  29.         System.out.println(list1);  // [200, hui]

  30.     }

  31. }


7. 遍历List的三种方式

遍历:① Iterator迭代器方式

    ② 增强for循环

    ③ 普通的循环

  1. //SearchListTest.java

  2. package com.ylaihui.list;

  3. import java.util.ArrayList;

  4. import java.util.Iterator;

  5. public class SearchListTest {

  6.     public static void main(String[] args) {

  7.         ArrayList list = new ArrayList();

  8.         list.add(100);

  9.         list.add(200);

  10.         list.add(new String("ylaihui"));

  11.         // 1. 迭代器

  12.         Iterator iterator = list.iterator();

  13.         while(iterator.hasNext()){

  14.             System.out.println(iterator.next());

  15.         }

  16.         // 2. 增强for循环

  17.         for (Object obj : list){

  18.             System.out.println(obj);

  19.         }

  20.         // 3. 普通循环

  21.         for (int i = 0; i < list.size(); i++) {

  22.             System.out.println(list.get(i));

  23.         }

  24.     }

  25. }


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